הטכנולוגיה שפותחה על ידי KAUST משתמשת באסטרטגיות פשוטות של ביולוגיה מולקולרית כדי לחפש את האזורים הגנומיים החשודים כמכילים מוטציות מורכבות, מחיקות או סידורים מחדש. קרדיט: @ 2024 KAUST
NanoRanger של KAUST מספק אבחון מהיר ומדויק של הפרעות גנטיות מנדליאניות, זיהוי נקודות שבירה גנטיות קריטיות ביעילות.
למרות ההתקדמות המהירה בבדיקות הגנטיות בעשורים האחרונים, ליותר ממחצית מהאנשים ברחבי העולם עם חשד להפרעות גנטיות מנדליות אין אבחנה מולקולרית מדויקת. אחרים סובלים יותר משש שנים של בדיקות לפני מתן אבחנה. כעת, חוקרים ומדענים של KAUST ברחבי ערב הסעודית פיתחו את NanoRanger, שיטה מדויקת ומהירה לאבחון גנטי של מחלות כאלה תוך שעות ספורות.
"דרוש בדחיפות אבחון גנומי מדויק ויעיל כדי לשפר את תוצאות המטופלים ולהקל על בדיקת הנשאים", אומר Yingzi Zhang, Ph.D. מועמד ב-KAUST, בהנחיית מו לי. "מחקר זה עולה בקנה אחד עם חזון 2030 של ערב הסעודית – קידום שירותי הבריאות באמצעות חדשנות לשיפור איכות החיים של כל האזרחים."
הבנת הפרעות מנדליאניות וקשיי אבחון
הפרעות מנדליות – כולל מערכת העצבים ומצבי התפתחות אינטלקטואליים – נגרמות או משינוי בגן מסוים או סידור מחדש לא תקין בקטע אחד של הגנום. לכל מחלה יש "נקודת שבירה" ספציפית – המיקום הגנומי של וריאנט מבני שבו DNA נמחק, מסודר מחדש או הופך.
אמנם ניתן לזהות גרסאות אלו באמצעות טכניקות הקרנה מסורתיות, אך המורכבות העצומה של הסידורים מחדש פירושה שהן לרוב מתגעגעות. מחלות מנדליאניות הן תורשתיות, במיוחד אם שני ההורים הם נשאים של אותו מקטע פגום. מחלות כאלה שכיחות יותר באזורים שבהם נפוץ נישואים בין אנשים קרובים (קרבה).
טכניקת NanoRanger: שיפור בדיקות גנטיות
"NanoRanger משתמש באסטרטגיות פשוטות של ביולוגיה מולקולרית כדי 'לדוג' את האזורים הגנומיים החשודים כמכילים מוטציות מורכבות, מחיקות או סידורים מחדש", אומר לי.
הטכניקה חסכונית ודורשת רק כמות זעירה של DNA מחולה או חשוד כנשא. NanoRanger לוקח דגימה של DNA גנומי ומשתמש במספריים מולקולריים הנקראים אנזימי הגבלה כדי לפצל את ה-DNA לחתיכות עם אותם רצפי קצה. החלקים האלה מחוברים בעצמם למעגלים ומוגברים, מה שמקל על מיקוד ורצף האזורים הגנומיים המעניינים באמצעות טכנולוגיית הרצף הארוכה של Oxford Nanopore Tecnologies.
פריצות דרך וכיוונים עתידיים באבחון גנטי
"באמצעות כלי ניתוח הנתונים שפותח בהתאמה אישית, NanoRanger ממפה במדויק נקודות עצירה ברזולוציה של זוג בסיסים בודד, ומספקת תמונה מפורטת המסייעת באבחון ההפרעה הגנטית", אומר ג'אנג. "האבחון יכול להיות מהיר כמו 12 דקות לאחר הרצף הראשוני, וזה מחליף משחק."
בניסויים שנעשו בשיתוף פעולה עם קבוצת רופאים סעודים בראשות פוזאן אלקוראיה בבית החולים ומרכז המחקר קינג פייסל, זיהה NanoRanger בהצלחה נקודות שבירה מדויקות ב-13 מקרים משפחתיים של הפרעות גנומיות שהוחמצו בבדיקות גנטיות קונבנציונליות. באמצעות נקודות שבירה אלו, החוקרים בדקו את מצב הנשא של בני משפחה קרובים ו-1,000 אנשים סעודים בריאים.
שיטת הבדיקה גרמה לזוג סעודי אחד בניסוי לבחור בהפריה חוץ גופית לאחר שנמצאו שניהם נושאים את המחיקה הגנומית בגין מחלה מנדלית תורשתית.
"הגשנו בקשה לפטנט, ומתכננים לשלב את NanoRanger בשגרת אבחון סטנדרטית כדי לספק ערכת כלים מקיפה למסגרות קליניות, הן כאן בסעודיה והן ברחבי העולם", מסכם לי.
